ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA BLUETOOTH VÀ WIFI ESP8266

PIC VÀ WIFI PIC16F8877A VÀ ESP8266 PIC 16F887 VÀ PIC SMARTHOME SỬ DỤNG BLUETOOTH VÀ ESP8266 PIC VÀ WIFI PIC16F8877A VÀ ESP8266 PIC 16F887 VÀ PIC SMARTHOME SỬ DỤNG BLUETOOTH VÀ ESP8266 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA WIF SỬ DỤNG PIC 167877A

Trang 1

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN 3

NHÀ AN TOÀN THÔNG MINH

Người hướng dẫn: ThS NGÔ TÚ QUỲNH

Người thực hiện: Phan Quang Hiển

Lớp: 14040201

Khoá: 18

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2018

Trang 2

ĐỒ ÁN 3

NHÀ AN TOÀN THÔNG MINH

Người hướng dẫn: ThS NGÔ TÚ QUỲNH Người thực hiện: Phan Quang Hiển

Lớp: 14040201

Khoá: 18

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2018

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn cô ThS Ngô Tú Quỳnh đã tận tình hướng dẫn, giải đáp những thắc mắc của em trong suốt quá trình làm đồ án Nếu không có sự chỉ bảo tận tình của cô thì tiến độ đồ án này của em không hoàn thành đúng tiến độ Em cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô ở khoa Điện - Điện tử, nhờ những kiến thức thầy

cô đã truyền đạt trong các môn học cơ sở, nên em đã có đầy đủ kiến thức để hoàn thiện đồ án

Do kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, nên đồ án chưa được hoàn thiện tối ưu nhất Em mong nhận được sự góp ý, chỉ dạy từ các thầy cô để em có thể hoàn thiện tốt hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 4 năm 2018

Tác giả

Phan Quang Hiển

Trang 4

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn khoa học của cô ThS Ngô Tú Quỳnh Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo

Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

về nội dung luận văn của mình Trường Đại Học Tôn Đức Thắng không liên quan

đến những vi phạm tác giả, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu

Trang 5

Tờ nhiệm vụ

Trang 7

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VIII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT X

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ AN TOÀN THÔNG MINH 1

1.1 GIỚI THIỆU 1

1.1.1 Yêu cầu của đề tài 1

1.1.2 Hướng giải quyết 1

1.2 NGUYÊN LÝ CHUNG 2

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 3

2.1 SƠ ĐỒ KHỐI 3

2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 3

2.3 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 3

2.3.1 Trung tâm 4

2.3.2 App Android 4

2.3.3 Webserver ESP8266 6

2.3.4 Đếm người ra vào 7

2.3.5 Mở cửa mật khẩu 8

2.3.6 Cảnh báo đột nhập 9

CHƯƠNG 3 TÌM HIỂU LINH KIỆN 10

3.1 VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A 10

3.2 BLUETOOTH HC-06 11

3.2.1 Mô tả sơ lược 11

3.2.2 Thông số kỹ thuật và sơ đồ chân 12

3.2.3 Thiết lập mặc định 12

3.3 MODULE THU PHÁT WIFI ESP8266 12

3.3.3 Chức năng của từng chân 13

3.4 CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG PIRHC-SR501 14

Trang 8

3.5 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 15

3.6 CẢM BIẾN ÁNH SÁNG QUANG TRỞ 16

3.7 MỘT SỐ LINH KIỆN KHÁC 17

3.7.1 IC ổn áp LM7805 17

3.7.2 Module giảm áp ASM 1117 17

3.7.3 LCD 20x4 18

CHƯƠNG 4 LẬP TRÌNH VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG 19

4.1 LẬP TRÌNH 19

4.1.1 Ứng dụng Hsecurity 19

4.1.2 CCS C Compiler 19

4.2 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG 20

4.2.1 Thiết kế 20

4.2.2 Thi công phần cứng 21

CHƯƠNG 5 ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 24

5.1 ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 24

5.1.1 Ưu điểm 24

5.1.2 Nhược điểm 24

5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 PHỤ LỤC A 26

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 2-1: Sơ đồ khối 3

Hình 2-2: Sơ nguyên lý 3

Hình 2-3: Lưu đồ giải thuật trung tâm 4

Hình 2-4: Lưu đồ giải thuật App android 5

Hình 2-5: Lưu đồ giải thuật Webserver 6

Hình 2-6: Lưu đồ giải thuật đếm người ra vào 7

Hình 2-7: Lưu đồ giải thuật mở cửa bằng mật khẩu 8

Hình 2-8: Lưu đồ giải thuật cảnh báo đột nhập 9

Hình 3-1: Hình ảnh thực tế PIC 16f877A[6] 10

Hình 3-2: Module Bluetooth HC-06 [2] 11

Hình 3-3: Sơ đồ chân Bluetooth HC-06 [2] 12

Hình 3-4: Sơ đồ chân ESP 8266 [8] 13

Hình 3-5: PIR HC-SR501 [5] 14

Hình 3-6: Sơ đồ chân PIR HC-SR501 [5] 14

Hình 3-7: Sơ đồ chân DHT11 [5] 15

Hình 3-8: Cảm biến ánh sáng quang trở 16

Hình 3-9: IC LM7805 [6] 17

Hình 3-10: Nguồn giảm áp ASM 1117 [6] 17

Hình 3-11: Module LCD 20x4 [3] 18

Hình 4-1: Giao diện lập trình ứng dụng Hsecurity 19

Hình 4-2: Giao diện lập trình CCS C Compiler 20

Hình 4-3: Hình ảnh board mạch in 20

Hình 4-4: Hình ảnh 3D phần cứng 21

Hình 4-5: Hình ảnh mach in 21

Hình 4-6: Mạch in sau khi ủi lên board đồng 22

Hình 4-7: Công đoạn rửa mạch in 22

Trang 10

Hình 4-8: Hàn mạch hoàn thiện 23 Hình 4-9: Mạch hoàn thiện 23

Trang 11

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Trang 12

Nhà An Toàn Thông Minh SVTH: Phan Quang Hiển

1.1 Giới thiệu

Nhà an toàn thông minh là một ngôi nhà trong đó tất cả thiết bị như đèn chiếu sáng, rèm cửa, điều hòa, bình nước nóng, âm thanh, hệ thống báo cháy cửa ra vào, hệ thống camera an ninh, hệ thống quản lý số người trong nhà, hệ thống

kết nối với nhau và “Giao tiếp” với con người thông qua bluetooth và wifi đóng vai trò sợi dây kết nối Đồng thời, nhà thông minh cho phép người dùng

có thể điều khiển kiểm soát hệ thống các thiết bị điện trong ngôi nhà từ xa, an toàn và bảo mật Với Smartphone thì bạn có thể kiểm soát ngôi nhà của mình

ở bất cứ nơi đâu có kết nối internet

1.1.1 Yêu cầu của đề tài

- Theo dõi nhiệt độ và trạng thái các thiết bị trong nhà

- Khi chủ ở nhà thì sử dụng bluetooth, khi chủ vắng nhà có thể truy cập wifi để theo dõi

1.1.2 Hướng giải quyết

Viết sơ đồ khối, sơ đồ giải thuật, tìm hiểu rõ các linh kiện, lập trình code, thiết

kế và thi công phần cứng, hoàn thiện đề tài

Trang 13

ĐỒ ÁN 3 Trang 2/35

1.2 Nguyên lý chung

Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị trong gia đình, ở đây điều khiển 2 thiết

bị Hệ thống cảnh báo đột nhập thông qua cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR HC-SR501 Giám sát số người trong phòng bằng cảm biến quang Mật khẩu 3 nút nhấn bảo mật an ninh Giám sát nhiệt độ, độ ẩm trong phòng thông qua cảm biến DHT11 Tất cả hiển thị thông tin trên LCD 20x4 Điều khiển và giám sát qua giao tiếp UART dùng cho bluetooth HC-06 và giao tiếp với internet dùng module wifi ESP8266

Trang 14

2.1 Sơ đồ khối

Hình 2-1: Sơ đồ khối

2.2 Sơ đồ nguyên lý

Hình 2-2: Sơ nguyên lý

Trang 15

2.3 Lưu đồ giải thuật

2.3.1 Trung tâm

Hình 2-3: Lưu đồ giải thuật trung tâm

Chú thích: Khi khởi động hệ thống, cấu hình ở chế độ mặc định Ở đây hệ thống có thể điều khiển thiết bị bằng bluetooth hoặc wifi thông qua một nút nhấn chuyển đổi Nhấn nút nhấn đèn vàng sáng thì chế độ điều khiển bằng bluetooth hoạt động, đèn vàng tắt thì wifi hoạt động

Trang 16

2.3.2 App Android

Hình 2-4: Lưu đồ giải thuật App android

Chú thích: Khi mở app android, đầu tiên app sẽ yêu cầu bật bluetooth trên smartphone

và kết nối với module HC-06 Hiển thị giao diện điều khiển thiết bị, bắt đầu gửi tín hiệu điều khiển xuống trung tâm

Trang 17

2.3.3 Webserver ESP8266

Hình 2-5: Lưu đồ giải thuật Webserver

Trang 18

2.3.4 Đếm người ra vào

Hình 2-6: Lưu đồ giải thuật đếm người ra vào

Chú thích: Cảm biến quang có chức năng đếm số người ra vào trong nhà bằng hai cảm biến quang tương ứng với một cảm biến đếm lượt vào và một cảm biến đếm lượt

ra

Trang 19

2.3.5 Mở cửa mật khẩu

Hình 2-7: Lưu đồ giải thuật mở cửa bằng mật khẩu

Chú thích: Mở cửa mật khẩu bằng cách sử dụng ba nút nhấn Ở đây, khi nhấn 2 lần nút nhấn 1 và 1 lần nút nhấn 3 thì mật khẩu đúng led xanh bật Còn nếu nhấn sai mật khẩu 3 lần thì hệ thống sẽ bật còi báo động

Trang 20

2.3.6 Cảnh báo đột nhập

Hình 2-8: Lưu đồ giải thuật cảnh báo đột nhập

Chú thích: Cảnh báo chống đột nhập bằng cảm biến cảm biến thân nhiệt được sử dụng để phát hiện chuyển động của các vật thể phát ra bức xạ hồng ngoại ví dụ như: con người, con vật, các vật phát nhiệt Khi đó hệ thống sẽ bật đèn vàng và còi để cảnh báo có đột nhập

Trang 21

ĐỒ ÁN 3 Trang 10/35

3.1 Vi điều khiển PIC16F877a

Hình 3-1: Hình ảnh thực tế PIC 16f877A[6]

Trang 22

3.2 Bluetooth HC-06

3.2.1 Mô tả sơ lược

- Module Bluetooth HC-06 được thiết kế để cho hoạt động từ mức điện áp 3.3~ 5VDC Khi kết nối với vi điều khiển thông qua giao thức UART từ 2 chân Tx và Rx

- Module HC-06 được setup mặc định là Slave không thể thay đổi được nên chỉ có thể giao tiếp với các thiết bị bluetooth ở dạng master như Smart phone

Hình 3-2: Module Bluetooth HC-06 [2]

Trang 23

ĐỒ ÁN 3 Trang 12/35

3.2.2 Thông số kỹ thuật và sơ đồ chân

Hình 3-3: Sơ đồ chân Bluetooth HC-06 [2]

3.3 Module thu phát wifi ESP8266

- Module ESP8266 sừ dụng IC wifi SoC ESP8266 của hãng Espressif

- Được sử dụng để kết nối với vi điều khiển thực hiện chức năng truyền nhận

dữ liệu qua wifi

Trang 24

Hình 3-4: Sơ đồ chân ESP 8266 [8]

- Điện áp sử dụng, giao tiếp là 3.3VDC

- Hổ trợ chuẩn 802.11b/g/n

- Wifi 2.4GHz, hỗ trợ cả 2 giao tiếp TCP và UDP

- Có 3 chế độ hoạt động: Client, Access Point, Both Client and Access

Point

3.3.3 Chức năng của từng chân

Trang 25

ĐỒ ÁN 3 Trang 14/35

3.4 Cảm biến chuyển động PIR HC-SR501

- Cảm biến thân nhiệt được sử dụng để phát hiện chuyển động của các vật thể phát ra bức xạ hồng ngoại ví dụ như: con người, con vật, các vật phát nhiệt,…

- Cảm biến có thể chỉnh được độ nhạy, để giới hạn khoảng cách xa hay gần, thời gian kích trễ qua biến trở được tích hợp sẵn từ nhà sản xuất

Hình 3-5: PIR HC-SR501 [5]

Hình 3-6: Sơ đồ chân PIR HC-SR501 [5]

- Phạm vi có thể phát hiện: góc 360 độ hình nón, độ xa tối ra 6m

Trang 26

- Nhiệt độ hoạt động: 32-1220F

- Điện áp hoạt động: dùng nguồn DC từ 3.8V – 5V

- Mức điện tiêu thụ dòng: 50uA

- Thời gian báo chuyển động: 30 giây có thể tùy chỉnh bằng điện trở

- Có thể điều chỉnh độ nhạy bằng điện trở có trên cảm biến

3.5 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11

- Module lấy dữ liệu qua giao tiếp 1 dây

- Bộ tiền xử lý tín hiệu đã được tích hợp trong cảm biến để có được một dữ liệu chính xác mà không cần phải qua bất kỳ tính toán nào

- Cảm biến không dùng tốt được trong môi trường độ ẩm thuần là hơi nước, các môi trường đặc biệt ủ kín sẽ sinh ra nấm, vi khuẩn sẽ bám lên bề mặt cảm biến gây ra hư hỏng

Hình 3-7: Sơ đồ chân DHT11 [5]

- Điện áp hoạt động là 5VDC

- Khoảng đo được độ ẩm là 20%-80%

Trang 27

ĐỒ ÁN 3 Trang 16/35

- Khoảng đo nhiệt độ là 0 đến 50%

- Tần số lấy mẫu tối đa 1Hz có nghĩa là 1 giây trên 1 lần lấy mẫu

3.6 Cảm biến ánh sáng quang trở

- Được tích hợp sẵn opamp và biến trở so sánh mức tín hiệu giúp cho việc nhận biết tín hiệu trở nên dễ dàng và sử dụng để nhận biết chế độ bật tắt thiết bị theo cường độ ánh sáng môi trường

- Cảm biến quang trở có thể điều chỉnh được độ nhạy nhờ vào biến trở 10k Ohm trên cảm biến

Trang 28

- Dòng điện cung cấp là 1A

- IC LM7805 gồm 3 chân: chân Input (1), chân GND (2), chân Out (3)

Hình 3-9: IC LM7805 [6]

3.7.2 Module giảm áp ASM 1117

Hình 3-10: Nguồn giảm áp ASM 1117 [6]

Trang 29

ĐỒ ÁN 3 Trang 18/35

- Được dùng để tạo điện áp 3.3VDC / 800mA

- Cấp nguồn vào linh hoạt từ 4.5VDC đến 7.5VDC

3.7.3 LCD 20x4

- Mức điện áp hoạt động: 5 VDC

Hình 3-11: Module LCD 20x4 [3]

Trang 30

4.1 Lập trình

4.1.1 Ứng dụng Hsecurity

Sử dụng phần mềm Android Studio dùng để lập trình viết ứng dụng Hsecurity

Hình 4-1: Giao diện lập trình ứng dụng Hsecurity

4.1.2 CCS C Compiler

Sử dụng phần mềm CCS C Compiler để viết chương trình viên dịch cho hệ thống nhà an toàn thông minh

Trang 31

ĐỒ ÁN 3 Trang 20/35

Hình 4-2: Giao diện lập trình CCS C Compiler

4.2 Thiết kế và thi công phần cứng

4.2.1 Thiết kế

Sừ dụng phần mềm Altium Designer 17 dùng để thiết kế layout sơ đồ mạch

Hình 4-3: Hình ảnh board mạch in

Trang 32

Hình 4-4: Hình ảnh 3D phần cứng

4.2.2 Thi công phần cứng

Hình 4-5: Hình ảnh mach in

Trang 33

ĐỒ ÁN 3 Trang 22/35

Hình 4-6: Mạch in sau khi ủi lên board đồng

Hình 4-7: Công đoạn rửa mạch in

Trang 34

Hình 4-8: Hàn mạch hoàn thiện

Hình 4-9: Mạch hoàn thiện

Trang 35

ĐỒ ÁN 3 Trang 24/35

5.1 Đánh giá hệ thống

5.1.1 Ưu điểm

Hệ thống nhà an toàn thông minh có ưu điểm giúp chủ nhà kiểm soát được nhiệt độ trong nhà, cảnh báo chống đột nhập, giám sát được số thành viên trong nhà hiện có, điều khiển bật tắt 2 thiết bị trong nhà và đặc biệt là cửa ra vào có mật khẩu bảo vệ an ninh

Trang 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 37

ĐỒ ÁN 3 Trang 26/35

Trang 38

//Serial.begin(9600);// Serielle schnittstelle initialisieren

Serial.println(""); // Lehere Zeile ausgeben

Serial.println("Starte WLAN-Hotspot \"astral\"");

WiFi.mode(WIFI_AP); // access point modus

WiFi.softAP("smarthome", "phanhien"); // Name des Wi-Fi netzes

Trang 39

ĐỒ ÁN 3 Trang 28/35

server.send(200, "text/html", webPage);

Trang 40

Serial.println("HTTP server started");

unsigned int8 data = 0;

unsigned int16 mode1, mode2, mode3,modes, nguoi, c1,c2,a1,a2,tt1,tt2,tt3, t1,t2,t3,dmk,connect,z,wf1,wf2,wf3;

int main (void)

Trang 41

ĐỒ ÁN 3 Trang 30/35

//CAU HINH CHO PORTS VA THIET LAP TRANG THAI MAC DINH port_b_pullups(0XFF);

Trang 42

delay_ms(50);

}

if(wf3%2==0) {wf1=1;output_high(tb3);}

else {wf1=2;output_low(tb3);} if(wf1==1) {

if(kbhit())

{

data = getch(); if(data =='1')

{

OUTPUT_HIGH(tb1);t1=1; }

if (data=='2')

{

OUTPUT_LOW(tb1);t1=2; }

if(data =='3')

{

OUTPUT_HIGH(tb2); t2=1;

}

if (data=='4') {

OUTPUT_LOW(tb2); t2=2; }

}

if(wf1==2) {

Định dạng
Số trang	47
Dung lượng	2,22 MB